EP3551478A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung des verschleisses an mindestens einem reifen eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur feststellung des verschleisses an mindestens einem reifen eines fahrzeugs

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EP3551478A1
EP3551478A1 EP17826283.8A EP17826283A EP3551478A1 EP 3551478 A1 EP3551478 A1 EP 3551478A1 EP 17826283 A EP17826283 A EP 17826283A EP 3551478 A1 EP3551478 A1 EP 3551478A1
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    • G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge

Definitions

  • the invention relates to a method and device for determining the wear on at least one tire of a vehicle, wherein the vehicle has a tire pressure monitoring system consisting of a pressure sensor, a transmitting and receiving unit and a computer unit and a data memory with a database.
  • the tires of a vehicle wear during operation of a vehicle. Over time, the profile of the tires may wear to the point that replacement of the tires is required. Adequate control is required.
  • Tire profile depth measuring device known that permanently determines the tread depth of the tire and transmitted to a central unit within the vehicle. For this purpose, it is necessary that in the tread, which includes the profile of the tire, a sensor element is introduced, which transmits a signal proportional to the actual tread depth provided by appropriate radial arrangement and caused by the wear length reduction. So it can be concluded on an actual tread depth of the tire.
  • Operating costs, downtime and road safety are key features that are of high importance to fleet operators of vehicles. To get actual values here, systems are known that can capture and archive important data from vehicles. Also, data about tires, their pressure and temperature can be measured accordingly and thus determined and displayed and archived.
  • Profile depth measurement must be placed exactly radially and then to calibrate.
  • the object of the invention is to provide a method and a device which allow a simple determination of the wear of a tire.
  • the basic idea of the invention is that the length of the lateral surface of the tire used on the vehicle is measured. Because this is a measure of the wear and thus the use of the tire. Based on a tire size defined by the tire manufacturer and thus one
  • the rotation of the wheel can be detected with a sensor placed on or in the tire. Assuming the example that the length of the outer surface of the tire is 3 meters and the tire rotates at 5 km / h, one revolution takes x seconds. A tire that is worn has a shorter length of
  • a sensor is provided in a first embodiment of the invention, which corresponds to a stationary sensor on the body, so that in each case a complete revolution of the wheel can be determined.
  • the sensor generates a data element which is forwarded to the system present in the wheel.
  • the system is on
  • Tire Pressure Monitoring Systems (abbreviated to TPMS, RDK or RDC) and Tire Pressure Monitoring Systems (TPMS) are used to monitor tire pressure and tire temperature in vehicles.
  • TPMS Tire Pressure Monitoring Systems
  • direct measuring systems a pressure sensor detects the internal pressure and the TPMS
  • Air temperature of a tire This information comes with a
  • Identifier used to identify the wheel to which it has been measured
  • Identifier can detect creeping or even sudden pressure drops on all tires as they directly monitor the pressure.
  • the driver receives information about the current pressure value in plain text, which he either sees constantly in the display, or can query at the press of a button, or even a warning if the pressure is too low
  • Tire pressure This transmission of the system also uses the data element described above. In conjunction with the speed determined at the time of the measurement, the length L of the lateral surface of the respective tire can then be calculated and stored. In the following measuring segment (interval) the measuring process is repeated. If the time y is shorter than the time y, which has been determined before the measuring segment, then the tire has worn further. This time is stored to compare with the other measurement segments.
  • the measuring segments are carried out under at least comparable conditions. Again, the respective data are stored to make a comparison. These same conditions exist when speed, tire temperature and tire pressure are comparable to the previous measurement segment.
  • Advantageous sensors act bidirectionally. This means that measurements can also be triggered on demand by the system or manually.
  • a gyroscope sensor can be used for the implementation.
  • a gyroscope sensor is an acceleration or position sensor that responds to minute accelerations, rotations or changes in position.
  • the principle of the gyroscope sensor is based on the inertia and is u.a. in
  • Centrifugal governors used. The detected by a gyroscope sensor
  • Rotational movements are in a voltage change relative to the
  • the gyroscope sensor detects a revolution and sends this data segment to the existing system, in which - as described above - the length of the lateral surface is then calculated.
  • Such a sensor is a small component which can be arranged on the inside of the tire, for example in the valve area or on the rim. It is not subject to wear.
  • a tire with a length L 3.00 m of the lateral surface rolls with a
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the arrangement of the device for determining the tire wear
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the method for determining the tire wear of a vehicle.
  • the device 1 for carrying out the method comprises a first assembly 2 and a second assembly 3.
  • the first assembly 2 is provided for receiving the data
  • the second assembly 3 is provided for evaluating and displaying the results from the data.
  • the first assembly 2 comprises the sensor 4 for detecting the rotation of a tire 5.
  • This sensor 4 is either formed as a gyroscope sensor or acts - as shown in Fig. 1 - with a further sensor which is fixed to the body of the vehicle F. is arranged, together.
  • a tire pressure monitoring system 7 is provided for determining the pressure within the tire 5 consisting of a pressure sensor 8 and a transmitting unit 9 for generating a radio signal 10.
  • the second subassembly 3 is coupled to the first subassembly 2 via the radio link or the radio signal 10 originating from the transmitting unit 9.
  • Assembly 3 has a receiving unit 1 1. With the receiving unit 1 1, a computer unit 1 2 is coupled, which in turn interacts with a data memory 1 3. The result of the computer unit 1 2 is displayed on a display unit 1 4, preferably in the area of the vehicle driver.
  • the sensor 4 for detecting the revolution of the tire 5 of the vehicle F transmits, after one rotation, a data segment D consisting of the number of revolutions and the time.
  • the data segment D is transmitted via the radio link 1 0 of the transmitting unit 9 to the receiving unit 1 1 and there in the coupled computing unit 1 2 calculated.
  • the tread depth can be measured as a function of the actual mileage by means of a low technical outlay, and a warning can be given if it falls below this value.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Reifendruckkontrollsystem, bestehend aus einem Drucksensor, einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Rechnereinheit und einen Datenspeicher mit einer Datenbank. Ausgehend von einem vom Reifenhersteller definierten Umfang des Reifens (5) und damit einer Mantelfläche mit einer Länge L=2πr, wobei r der Radius des Reifens (5) ist, verringert sich der Radius bei entsprechenden Benutzung und damit die Länge der Mantelfläche. Die Länge der Abwicklung eines neuen Reifens ist damit längenmässig grösser als die Länge Abwicklung eines benutzen Reifens. Dies wird durch einen Sensor (4) festgestellt, dessen Wert an von einer ersten Baugruppe (2) an eine zweite ortsfeste Baugruppe (3) gesendet wird. Dort wird der Wert L berechnet und mit Daten in einer Datenbank verglichen und ausgewertet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Reifendruckkontrollsystem aufweist, bestehend aus einem Drucksensor, einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Rechnereinheit und einen Datenspeicher mit einer Datenbank.
Stand der Technik
Die Reifen eines Fahrzeugs verschleissen während des Betriebs eines Fahrzeugs. Mit der Zeit kann sich das Profil der Reifen bis zu einem Punkt abnutzen, dass ein Ersetzen der Reifen erforderlich wird. Eine angemessene Kontrolle ist erforderlich.
So ist beispielsweise aus der DE 1 0 2014 1 1 2 306 Al eine
Reifenprofiltiefenmesseinrichtung bekannt, die dauerhaft die Profiltiefe des Reifens feststellt und an eine Zentraleinheit innerhalb des Fahrzeugs übermittelt. Hierzu ist es notwendig, dass in die Lauffläche, die das Profil des Reifens umfasst, ein Sensorelement eingebracht wird, das durch entsprechende radiale Anordnung und durch den Verschleiss hervorgerufene Längenverkürzung ein Signal proportional zur tatsächlich vorhanden Profiltiefe übermittelt. So kann auf eine tatsächliche Profiltiefe des Reifens geschlossen werden. Betriebskosten, Standzeiten und Verkehrssicherheit sind wesentliche Merkmale, die für Flottenbetreiber von Fahrzeugen von hoher Wichtigkeit sind. Um hier tatsächliche Werte zu erhalten, sind Systeme bekannt, mit denen wichtige Daten von Fahrzeugen erfasst und archiviert werden können. Auch Daten über Reifen, deren Druck und Temperatur können entsprechend gemessen und damit ermittelt und dargestellt und archiviert werden.
Nachteile des Standes der Technik
Die Profiltiefenmessung erfordert einen hohen Aufwand, da der Sensor für die
Profiltiefenmessung genau radial platziert werden muss und dann zu kalibrieren ist.
Zudem wird nur eine Stelle am Reifen gemessen, so dass ungleichmässige
Abnutzung nicht sichtbar berücksichtigt werden kann.
Die Systeme für die Reifenprofiltiefenmessung sind sehr komplex und in der Regel bedarf es eigentlich nicht der absoluten Messung der Profiltiefe, sondern vielmehr der Einschätzung, welche tatsächliche Laufleistung hat, die aber mit einfachen Mitteln zu erreichen ist.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein einfaches Feststellen des Verschleisses eines Reifens ermöglichen.
Lösung der Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 oder Anspruch 5 bereitgestellt. Vorteile der Erfindung
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die Länge der Mantelfläche des Reifens, der an dem Fahrzeug zum Einsatz kommt, gemessen wird. Denn diese ist ein Mass für den Verschleiss und damit den Gebrauch des Reifens. Ausgehend von einem vom Reifenhersteller definierten Reifenumfang und damit einer
Mantelfläche mit einer Länge L = 2m, wobei r der Radius des Reifens ist, verringert sich der Radius bei entsprechenden Benutzung und damit die Länge der
Mantelfläche. Die Länge der Abwicklung eines neuen Reifens ist damit
längenmässig grösser als die Länge Abwicklung eines benutzen Reifens.
In Verwendung dieses Grundgedankens kann mit einem Sensor, angeordnet am oder in dem Reifen, die Umdrehung des Rades festgestellt werden. Geht man von dem Beispiel aus, dass die Länge der Mantelfläche des Reifens 3 Meter beträgt und der Reifen sich mit 5 km/h dreht, so benötigt eine Umdrehung die Zeit x Sekunden. Ein Reifen, der abgenutzt ist, weist eine geringere Länge der
Mantelfläche auf, beispielsweise 2,95 Meter. Dies entspricht einer Reduzierung der Profilhöhe von 2,5 mm. Dreht der Reifen nun mit der Geschwindigkeit 5 km/h so benötigt eine Umdrehung die Zeit y Sekunden. Aufgrund der Abnutzung ist x> y, d.h. die Zeit bei abgenutztem Reifen ist kürzer.
Um technisch diesen Grundgedanken umzusetzen, ist bei einer ersten Ausführung der Erfindung ein Sensor vorgesehen, der mit einem ortsfesten Sensor an der Karosserie korrespondiert, so dass jeweils eine vollständige Umdrehung des Rades festgestellt werden kann. Dabei erzeugt der Sensor ein Datenelement, das an das in dem Rad vorhandene System weitervermittelt wird. Das System ist ein
Reifendruckkontrollsysteme (zu RDKS, RDK oder RDC abgekürzt) bzw. Tire pressure monitoring Systems (TPMS) und dient der Überwachung des Reifendrucks und der Temperatur der Reifen bei Fahrzeugen. Bei solchen sogenannten direkt messenden Systemen erfasst ein Drucksensor den Innendruck und die
Lufttemperatur eines Reifens. Diese Informationen werden zusammen mit einem
Identifikator (der zur Identifizierung des Rades dient, an dem gemessen worden ist) in gewissen Intervallen bzw. Messsequenzen über Funk an ein Steuergerät im Fahrzeug übertragen. Diese Systeme können schleichende oder auch plötzliche Druckverluste an allen Reifen erkennen, da sie direkt den Druck überwachen. Je nach Anzeigekonzept bekommt der Fahrer eine Information über den aktuellen Druckwert im Klartext, die er entweder ständig in der Anzeige sieht, oder über Knopfdruck abfragen kann oder auch nur eine Warnung bei zu geringem
Reifendruck. Diese Übermittlung des Systems nutzt auch das zuvor beschriebene Datenelement. In Verbindung mit der zum Zeitpunkt der Messung festgestellten Geschwindigkeit kann dann die Länge L der Mantelfläche des jeweiligen Reifens berechnet und gespeichert werden. Im darauffolgenden Messsegment (Intervall) wird der Messvorgang wiederholt. Ist die Zeit y kürzer als die Zeit y, die vor dem Messsegment ermittelt worden ist, so hat sich der Reifen weiter abgenutzt. Diese Zeit wird gespeichert, um sie mit dem weiteren Messsegmenten zu vergleichen.
Um vergleichbare Messwerte zu erhalten, werden die Messsegmente unter zumindest vergleichbaren Bedingungen durchgeführt. Auch hier werden die jeweiligen Daten gespeichert, um einen Vergleich vorzunehmen. Diese gleichen Bedingungen liegen dann vor, wenn Geschwindigkeit, Reifentemperatur und Reifendruck zum vorherigen Messsegment vergleichbar sind. Vorteilhafte Sensoren agieren bidirektional. Dies bedeutet, dass Messungen auch auf Anforderung durch das System oder manuell ausgelöst werden können.
Alternativ kann zur Umsetzung ein Gyroskop-Sensor eingesetzt werden. Ein Gyroskop-Sensor ist ein Beschleunigungs- oder Lagesensor, der auf kleinste Beschleunigungen, Drehbewegungen oder Lageänderungen reagiert. Das Prinzip des Gyroskop-Sensors basiert auf der Massenträgheit und wird u.a. in
Fliehkraftreglern eingesetzt. Die von einem Gyroskop-Sensor erfassten
Drehbewegungen werden in einer Spannungsänderung bezogen auf die
Drehgeschwindigkeit angegeben: Millivolt pro Grad Drehbewegung pro Sekunde (V/Grad/s). Dabei stellt der Gyroskop-Sensor eine Umdrehung fest und sendet dieses Datensegment an das vorhandene System, bei dem - wie oben beschrieben - die Länge der Mantelfläche dann berechnet wird. Ein solcher Sensor ist ein kleines Bauelement, welches auf der Innenseite des Reifens, beispielsweise im Ventilbereich oder auch auf der Felge angeordnet werden kann. Es unterliegt nicht dem Verschleiss.
Auf einer Messstrecke von 5000 m ergeben sich nach dem Verfahren folgende Werte:
Ein Reifen mit einer Länge L = 3,00 m der Mantelfläche rollt mit einer
Geschwindigkeit von 5 km/h über eine ebene Fläche. Dabei weist er 1 666 Umdrehungen/Stunde auf. Vergleicht man einen Reifen mit einer Mantelfläche von L = 2,95 m, wobei der Reifen mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h über eine ebene Fläche rollt, so legt dieser 1 694 Umdrehungen/Stunde zurück. Ein Reifen mit einer Länge L = 2,90 m der Mantelfläche rollt mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h über eine ebene Fläche. Dabei weist er 1 724 Umdrehungen/Stunde auf. Eine Längenreduzierung von L = 3,00 m auf L = 2,95m führt zu einer
Profilhöhenreduktion um 2,5mm. Eine Längenreduzierung von L = 3,00 m auf L = 2,90m führt zu einer Profilhöhenreduktion um 5,0 mm.
Durch einen einfach aufgebauten Sensor und die Kopplung mit einem im Fahrzeug vorhandenen TPMS System kann auf sehr einfache Weise die Abnutzung des Reifens festgestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Anordnung der Vorrichtung zur Feststellung des Reifenverschleisses; Fig. 2 ein Schema zur Darstellung des Verfahrens zur Feststellung des Reifenverschleisses eines Fahrzeugs.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 und 2 ist das Prinzip des Verfahrens zur Feststellung eines
Reifenverschleisses eines Fahrzeugs F mit mindestens einem Reifen 5 dargestellt. Der Reifen 5 dreht entweder in Drehrichtung 6 oder gegen diese. Die Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine erste Baugruppe 2 sowie eine zweite Baugruppe 3. Die erste Baugruppe 2 ist zur Aufnahme der Daten vorgesehen, wobei die zweite Baugruppe 3 zur Auswertung und Darstellung der Ergebnisse aus den Daten vorgesehen ist.
Die erste Baugruppe 2 umfasst den Sensor 4 zur Feststellung der Umdrehung eines Reifens 5. Dieser Sensor 4 ist entweder als Gyroskop-Sensor ausgebildet oder er wirkt - wie in Fig. 1 dargestellt - mit einem weiteren Sensor, der an der Karosserie des Fahrzeugs F ortsfest angeordnet ist, zusammen. Zudem ist ein Reifendruckkontrollsystem 7 zur Feststellung des Drucks innerhalb des Reifens 5 bestehend aus einem Drucksensor 8 und einer Sendeeinheit 9 zur Erzeugung eines Funksignals 1 0 vorgesehen.
Die zweite Baugruppe 3 ist mit der ersten Baugruppe 2 über die Funkstrecke bzw. dem von der Sendeeinheit 9 ausgehenden Funksignal 1 0 gekoppelt. Diese
Baugruppe 3 weist eine Empfangseinheit 1 1 auf. Mit der Empfangseinheit 1 1 ist eine Rechnereinheit 1 2 gekoppelt, die wiederum mit einem Datenspeicher 1 3 zusammenwirkt. Das Ergebnis der Rechnereinheit 1 2 wird an einer Anzeigeeinheit 1 4, bevorzugt im Bereich des Fahrzeugführers, dargestellt.
Der Sensor 4 zur Feststellung der Umdrehung des Reifens 5 des Fahrzeugs F sendet nach einer Umdrehung ein Datensegment D bestehend aus der Anzahl der Umdrehungen und der Zeit. Das Datensegment D wird über die Funkstrecke 1 0 von der Sendeeinheit 9 an die Empfangseinheit 1 1 übertragen und dort in der gekoppelten Rechnereinheit 1 2 berechnet. Ausgehend von einem vom
Reifenhersteller definierten Reifenumfang und damit einer Mantelfläche mit einer Länge L = 2/7T, wobei r der Radius des Reifens 5 ist, verringert sich der Radius r bei entsprechender Benutzung. Daher wird zunächst in dem Datenspeicher 1 3 die Länge L der Mantelfläche des neuen Reifens 5 hinterlegt. Die Berechnung des in Messsegmenten bereitgestellten Datensegments D erfolgt nun in der
Rechnereinheit 1 2, so dass ein neuer Wert L, der der tatsächlichen Länge der Mantelfläche des Reifens 5 entspricht. Dieser neue Wert L wird mit dem
hinterlegten Wert L in der Datenbank verglichen.
Ist die Zeit für eine Umdrehung pro Reifen nun kürzer und damit die Länge der Mantelfläche L kürzer als es bereits abgespeichert ist, so wird der neue Wert abgespeichert, derart dass dieser für den neuen Vergleich bereitsteht.
Hat die tatsächliche Länge L der Mantelfläche des Reifens 5 einen zuvor definierten Wert unterschritten, der ebenfalls in dem Datenspeicher 1 3 hinterlegt ist, so wird im Bereich des Fahrzeugführers angezeigt, dass die mindestens erforderliche Profiltiefe an dem definierten Reifen 5 unterschritten ist. Dies hat zur Folge, dass dieser Reifen gewechselt werden sollte.
Durch das Verfahren kann mittels eines geringen technischen Aufwands die Profiltiefe in Abhängigkeit der tatsächlichen Laufleistung gemessen und bei entsprechender Unterschreitung ein Warnhinweis erteilt werden.
B EZ U G S Z E I C H E N L I ST E
Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs
I Vorrichtung
2 erste Baugruppe
3 zweite Baugruppe
4 Sensor
5 Reifen
6 Drehrichtung
7 Reifendruckkontrollsystem
8 Drucksensor
9 Sendeeinheit
10 Funksignal
I I Empfangseinheit
12 Rechnereinheit
13 Datenspeicher
14 Anzeigeeinheit
D Datensegment
F Fahrzeug
L Länge

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Verfahren zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen
eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Reifendruckkontrollsystem, bestehend aus einem Drucksensor, einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Rechnereinheit und einen Datenspeicher mit einer Datenbank, aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a. Feststellen der vollständigen Umdrehung des Reifens (5) sowie die dafür benötigte Zeit durch einen Sensor (4) und Bereitstellung als Datensegment (D);
b. Übersenden des Datensegments (D) über die Sendeeinheit (9) und
Empfangseinheit ( 1 1 ) an die Rechnereinheit ( 1 2);
c. Berechnen der Länge L der Mantelfläche des Reifens (5) mit dem Radius r und speichern dieses Werts;
d. Vergleichen der Länge L mit der abgespeicherten Länge des
Datensegments (D) in den Datenspeicher ( 1 3);
e. Vergleichen mit einem in dem Datenspeicher ( 1 3) abgelegten Wert der Länge L, ob die tatsächliche Länge L kürzer, gleichlang oder länger ist; i. ist die Länge L länger, so wird die Messung wiederholt;
ii. ist die Länge L gleichlang, so wie die Messung wiederholt; iii. ist die Länge L kürzer, so wird dieser Wert der tatsächlichen Länge in dem Datenspeicher ( 1 3) gespeichert und mit einem Mindestwert, der ebenfalls in dem Datenspeicher ( 1 3) hinterlegt ist, verglichen;
I . ist die Länge L gleich oder grösser als der Mindestwert, so wird die Messung wiederholt;
II . ist die Länge L kleiner als der Mindestwert, so wird ein
Warnhinweis ausgegeben, dass das Reifenprofil-Mindestmass unterschritten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) zum Feststellen der Umdrehung ein Gyroskop-Sensor ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensor (8) des Reifendruckkontrollsystem (7) und der Sensor (4) für die Feststellung der Umdrehung des Reifens (5) ein Bauteil ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die die benötigte Zeit über die zurückgelegte Strecke und die damit verbundene Geschwindigkeit berechnet wird.
5. Vorrichtung zur Feststellung des Verschleisses an mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Reifendruckkontrollsystem, bestehend aus einem Drucksensor, einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Rechnereinheit und einen Datenspeicher mit einer Datenbank, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Reifenkontrollsystem (7) und der Sensor (4) für die Feststellung der Umdrehung des Reifens (5) ein Bauteil ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) zum Feststellen der Umdrehung ein Gyroskop-Sensor ist.
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